低成本智能插座的设计

1、低成本智能插座的设计摘 要：远程可控的智能插座除硬件设计外，一般需 另外开发服务器、手机 APP 等组成，成本较高，设计也较复 杂，对此，设计利用固定电话通信方式控制的智能接插板， 智能接插板使用宏晶公司出厂的高性价比芯片STC1仆02作为主控芯片，在用户拨入固话时，智能接插板能自动接通并 进行相应的语音提示， 而后通过双音多频（DTMF）解码技术 验证用户权限，用户获得权限后即可控制智能插座多路继电 器的通断，实现远程操作，可用于智能家居、工业控制以及 其它对成本要求敏感的场合。【关键词】 DTMF 智能插座 STC11F021 引言 现如今，无线智能插座被用在越来越多的场合，市场上 的无线

2、控制插座一般采用三种通信方式： 蓝牙， Wi-Fi， GPRS。 三种方式各有优缺点， 使用蓝牙无需产生费用， 但距离有限， 使用 Wi-Fi 也可以免费，但一般需开发额外的服务器端，产 品成本也相应的会增加，使用 GPRS则需要另外增加sim卡 并需一定的费用。而固定电话在一般的场合随处可见，因而 设计利用常见的固话通信方式，只需接入电话线设备便能实 现远程的控制，成本较低，在一些价格敏感场合有一定应用前景。2 硬件设计设备无需复杂的 Wi-Fi 等射频电路，控制端主要包含电 话线检测电路，振铃次数检测电路，自动摘机电路及 DTMF 电路，语音提示电路，硬件框图如图 1 所示。在电话线路未呼

3、入电话前，电话线路上大约有 48V 的 直流电压，该电压由电话交换机输出，因而使用普通三极管 开关电路即可判断电话线是否正常插入。而当远程用户呼入 电话时，电话交换机将发出交流振铃信号。振铃信号通常为 为25 3V的正弦波，电压有效值 90 15V。振铃周期为5秒， 1 秒送， 4 秒断，此交流振铃电路应使用电容耦合后对振铃 次数进行判断。而对于自动摘机电路，交换机对电话摘机的 判断是基于回路电流的判断，当电话线上的回路电流变大为 30mA 左右时，便判断电话已摘机。电话摘机后，单片机控 制语音芯片进行语音提示，并对用户输入的密码键音进行 DTMF解码。简单按键电路和存储器则允许用户对振铃次数

4、、 密码等信息进行修改。主控芯片选用宏晶公司的 STC11F02芯片，工作电压5.5V 至3.8V，该芯片与传统51引脚完全兼容，但不同的是每个 时钟周期即可实现一个机器周期，因而速度比普通 51 快 6 至12倍，FLASH空间2k，内置看门狗，10 口驱动最高可达 20mA，价格低于2.5元，性价比极高。较常用的 DTMF解码芯片有两种， MT8870和HT9170芯片，在多次使用过程中经过对比测试，发现 MT8870 的可靠 性稍强，因此采用 MT8870 作为解码芯片，图 2 是 MT8870 的接线方法。键音信号输入到 VN 脚后被分成高频和低频两 种信号并被内部数字译码器译码按键值

5、，译码完成后 DV 拉 高，而后按键值以 4bit 二进制方式输出到单片机进行判别， 输出口分别为 D0, D1, D2, D3,输出电平最高为 5V,因此 可以与STC11F02芯片直连。3 软件设计单片机端的软件流程图如图 3 所示，开始后设备功能开 始等候电话呼入，电话呼入后单片机对电话响铃次数进行检 测，检测到指定次数的振铃后，单片机发出命令自动摘机， 而后提示用户输入密码，同时对用户输入的按键进行 DTMF 解码并与存储的密码进行对比，如密码核对正常，则可对各 路继电器进行操作。在操作最后单片机对线路进行自动挂机 操作。4 结束语 固话通信方式的智能插座硬件设计简单，无需相对较复杂的射频开发，器件成本低廉，相较于服务器方式，软件也 几乎无运行维护成本，使用的接入方式也是随处可见的电话 线接入，因而安装简便，能在最低成本的情况下实现用户的 远程接入与控制， 适用范围较广， 可作为现今智能家居设备，智能生活的重要补充。参考文献1 董爱民，DTMF技术及检测算法研究J,计算机与网 络， 2007（ 23）.2 肖宛昂等，一种由 Wi-Fi 智能插座构成的智能家居，单片机与嵌入式系统应用，2014（ 05）3 董宇等，基于nRF905和GPRS勺智能家居用电监测系 统，电